工艺包内容

工艺包主要内容技术工作报告编制充分按照中国石化集团的有关规定来进行,主要内容包括:(1)设计范围:说明该工艺所包括的范围及生产规模,年操作小时。(2)设计基础:为了保证安全和稳定生产,证明工艺对原材料、吸附剂及公用工程的规格要求,成品规格、消耗定额、吸附周期、再生时间、收率、三废排放量及组成以及三废处理的建议,技术保证指标和需要说明的安全生产要求。(3)工艺说明:按工艺流程的顺序详细说明生产过程,包括有关吸附原理、操作条件、主要设备特点、控制方案以及工程所必需的工艺物料的物化性质数据。(4)物料平衡及热平衡:包括全过程物料平衡和热量平衡,应考虑到负荷的波动及各主要工况的变化。(5)工艺流程图(PED-process flow diagram):表示工艺生产所有重要设备(包括位置、名称)、特殊阀门位置、物料数据(流量、组成、温度、压力、密度、粘度、热负荷等特性)以及控制、连锁方案。(6)主要设备工艺规格书和计算书:包括主要静、动设备规格书及特殊要求仪表规格书。主要机械设备规格书应列出工艺设计和操作参数,材质要求,传动机械要求及必要的特殊、关键设备条件。计算书内容主要是输入条件和计算结果。技术工作报告编制充分按照中国石化集团的有关规定来进行,主要内容包括:(1)设计范围:说明该工艺所包括的范围及生产规模,年操作小时。(2)设计基础:为了保证安全和稳定生产,证明工艺对原材料、吸附剂及公用工程的规格要求,成品规格、消耗定额、吸附周期、再生时间、收率、三废排放量及组成以及三废处理的建议,技术保证指标和需要说明的安全生产要求。(3)工艺说明:按工艺流程的顺序详细说明生产过程,包括有关吸附原理、操作条件、主要设备特点、控制方案以及工程所必需的工艺物料的物化性质数据。(4)物料平衡及热平衡:包括全过程物料平衡和热量平衡,应考虑到负荷的波动及各主要工况的变化。(5)工艺流程图(PED-process flow diagram):表示工艺生产所有重要设备(包括位置、名称)、特殊阀门位置、物料数据(流量、组成、温度、压力、密度、粘度、热负荷等特性)以及控制、连锁方案。(6)主要设备工艺规格书和计算书:包括主要静、动设备规格书及特殊要求仪表规格书。主要机械设备规格书应列出工艺设计和操作参数,材质要求,传动机械要求及必要的特殊、关键设备条件。计算书内容主要是输入条件和计算结果。技术工作报告编制完全按照中国石化集团的有关规定来进行的,主要的内容包括:1)设计范围:说明该工艺所包括的范围及生产规模,年操作小时。2)设计基础:为了保证安全和稳定生产,证明工艺对原材料、催化剂、化学品及公用工程的规格要求,成品规格,消耗定额,收率、转化率,三废排放量及组成以及三废处理的建议,技术保证指标和需要说明的安全生产要求。3)工艺说明:接工艺流程的顺序,详细说明生产过程,包括有关化学反应机理,操作条件,主要设备特点,控制方案以及工程所必须的工艺物料的物化性质数据。4)物料平衡及热平衡:包括全过程物料平衡和热量平衡,应考虑到负荷的波动及各主要工况的变化。5)工艺流程图(PED)PROCESS FLOW DIA-GRAM):表示工艺生产所有主要设备(包括位号、名称)、特殊阀门位置,物流数据(流量、组成、温度、压力、密度、黏度、热负荷等特性)以及控制、连锁方案。6)主要设备工艺规格书和计算书:包括主要静、动设备规格书及特殊要求仪表规格书。主要机械设备规格书,应列出工艺设计和操作参数,材质要求,传动机械要求及必要的特殊、关键设备条件。计算书内容主要是输入条件和计算结果。基本工艺包是工业性装置,编制工艺包的最终目的是为装置大型化提供工程设计和生产操作的关键性技术数据,如装置设计规模偏小(年产千吨的生产规模),不能反映装置大型工业化时可能存在的技术和经济上的问题,但装置设计规模太大(年产100kt以上的生产规模),存在投资风险问题。因此工艺包设计规模按年产30kt二甲醚考虑,介于小型装置和中型装置规模之间,是目前可以接受的最小经济规模。1)设计规模:年操作日300d,年产二甲醚30kt,日产二甲醚100t,二甲醚每小时产量4117t。2)产品规格:二甲醚9919%,甲醇1010-6,水5010-6,其他50010-6。3)原料气成分(湿基): H25216%, CO3814%,其他910%,温度4010e,压力511MPa。4)吨醚消耗定额见表1。5)投资估算:在有老企业依托的情况下,从原料精合成气开始,新装置的费用估算约为人民币2800万元,见表2。表1 每吨二甲醚消耗定额 项目 消耗定额合成气原料/m 33837动力用电/kWh 205锅炉水/t 2.3循环水/t 376中压蒸汽(2155MPa)/t 0.40低压蒸汽(0145MPa)/t 3.36副产甲醇/t 0.187催化剂/kg 0.50能耗/GJ 50.535表2 装置建设费估算万元项目设备工艺安装控制系统电器其他总计投资14564203362243642800 1 课题简介本课题是中国石化总公司立项的大化肥国产化重点开发课题,是为实现大化肥国产化而设立的。在此之前,国内没有开发过同一课题。因而,本课题是国内引进31套大化肥后,自行开发的创新技术。在总公司技术开发中心的主持下,兰州设计院负责该项目的开发,并进行工艺包的编制和国产化流程、单元操作的研究。华东理工大学和清华大学参加了该课题的工作,分别从事催化剂工程研究和溶剂的开发。本课题以流程模拟技术和化学工程单元操作技术为手段,通过消化吸收国外工艺,融合总公司开发的先进技术,形成国产化工艺流程,开发和编制成一个比较完整的工艺包。其工艺设计水平力求达到或超过国外同类工作水平,设计指标吨氨能耗达到或低于国外设计指标。经过9个月努力,本课题第一阶段已经完成。本课题设计的流程和确定的工艺参数,经过模拟计算后得到的数据表明,吨氨能耗值已经低于国外同类工艺,课题第一阶段的目标已经实现。2 开发过程2.1 开发前的准备本项目在开发之前作了充分的准备工作,主要是1配合大化肥国产化项目的各项前期工作,包括项目建议书,可行性研究等2开展4种国外典型流程的消化研究;3提出国产化工艺中的催化剂要求,包括确定两种新开发的催化剂作为候选催化剂,研究8种催化剂中不同牌号的催化剂在本课题中应用的可能性4进行了热法脱碳流程模拟方法的研究,研究结果表明:迄今为止,国内外还没有解决该问题的报道。因此,开展热法溶解试验的研究和计算方法的研究势在必行。2.2 优化流程的研究国外流程的消化,包括系统能耗,蒸汽系统,冷精馏、换热设备、转化炉对流段。热法脱碳系统模拟,主要设备的热应力分析。国产化工艺流程的开发。在进行流程优化研究、蒸汽系统不同方案比较等研究工作后,确定了国产化工艺流程的基本内容。213 国产化工艺包编制本工艺包的开发是按中国石化总公司文关于工艺包深度的要求进行的,另外还增加了环境保护一章。尽管国内各部门对工艺包的深度说法不一,但总公司这个文件所要求的工艺包深度,与国际惯例基本一致。因此,本工艺包的深度按此文件执行,并且各专业同时开展。在工艺包编制期间,曾进行了多次课题组内部由各专业人员参加的交流和讨论,协调工艺包深度,解决存在问题。3 国产化流程及与国外典型流程区别以天然气为原料制合成氨的工艺离不开蒸汽转化、变换、热法净化、压缩、合成、能量回收、蒸汽平衡、冰机系统等8个主要步骤。在上述基本模式下,当前国际上存在4个主要的节能型工艺流程,即:Braun工艺;Kellogg工艺;TopsUe工艺;UHDE-ICI-AMV工艺。它们的主要步骤是一致的,其内部配置上有所区别。国产化流程特点以温和转化、深冷净化为主,通过实施工艺流程优化,催化剂及溶剂国产化,单元操作高效化和新型流向反应器等4条工艺进步的措施,推出新一代国产化流程。在整个开发过程中,始终坚持推广石化总公司历年来开发的科研成果,对这些成果起到了承前启后的作用。本工艺包确定的国产化流程在以下4个方面与国外典型流程有区别,具体表现为:工艺参数、催化剂、溶剂和填料的区别;设备结构区别;工艺流程区别;蒸汽动力系统区别。4 物料平衡和热量平衡/天然气制氨国产化工艺包0的物料平衡和热量平衡计算,采用石化总公司组织开发的合成氨流程模拟与分析系统SAPROSS()软件,冷箱和热法溶液的计算采用PRO()软件,传热计算采用HTRI和HTFS软件,塔计算采用F1R1I软件,设备应力分析采用ANSYS软件。计算的主要输出数据和计算结果编制成/国产化流程的基本数据0。所有设备的工艺计算基础数据均以此为准。5 工艺包的最终指标基准:日产氨1000t,原料天然气消耗:吨氨消耗912137m3,3801517m3/h。吨氨能耗计算的方法有热力学方法和传统方法。热力学方法与传统的方法相比,主要区别在于具有对比性。例如,同一等级的蒸汽在压力不同时,具有不同的焓。燃料的热值由本系统用同样的热力学模型算出,从而消除了由于计算方法不同而造成的系统误差。因此,本法在对比不同工况下的能耗时,可靠性比传统方法要高。本工艺包的吨氨能耗为2815194GJ,乌石化二化肥厂吨氨能耗为2818958GJ。传统方法中某些项以生产中的平均值来计算。例如中压蒸汽、低压蒸汽等。按传统方法计算,本工艺包吨氨能耗为281515GJ,乌石化二化肥厂吨氨能耗为281831GJ。6 研究报告为了使国产化流程在各项指标上达到和超过国际先进水平,完成本课题的预期目标,在编制工艺包时,按立项要求对国外流程进行消化吸收。然后,从化学工程、工艺和设备3个专业角度出发,进行了大量的研究工作并编制了15份研究报告。这些报告的内容都是以国内外先进计算机软件为工具(包括SAPROSS, PRO(),HTFS,HTRI,FRI,ANSYS等),进行模拟计算和分析。这些软件都是石化总公司组织开发和引进的。显然,这与国内传统的做法是不同的。提出的国产化流程是在这些研究报告的基础上产生的,有科学的根据,不是国外